Demethylase

Demethylasen sind wichtige epigenetische Regulatoren, welche die Transkription des Genoms regulieren. Sie entfernen die Methylierung von DNA und Histonen und beeinflussen damit den Chromatinstatus an spezifischen Genloci. Bei der RNA-Demethylierung wird die Stabilität der RNA beeinflusst.

Demethylasen lassen sich in drei Hauptgruppen einteilen:

• DNA-Demethylasen entfernen Methylgruppen von 5-Methyl-Cytosin (5mC) in der DNA (z. B. TET1/TET-Familie).
• Histon-Lysin-Demethylasen regulieren die Methylierung von Lysin-Residuen an Histonen. Zu ihnen zählen sowohl FAD-abhängige Aminoxidasen (z.B. KDM1A/LSD1) als auch α-Ketoglutarat-abhängige Hydroxylasen der JmjC-Domäne (z.B. KDM2A und KDM6A/B).
• RNA-Demethylasen entfernen Methylgruppen von RNA-Modifikationen, insbesondere der N6-Methyladenosin-(m^6A)-Markierung, und beeinflussen damit Stabilität und Expression der mRNA (z.B. FTO und ALKBH5). Ein weiteres Beispiel für eine Demethylase ist die Protein-Glutamat-Methylesterase, die im bakteriellen Chemotaxis-System eine zentrale Rolle spielt.

Demethylasen spielen eine zentrale Rolle bei Entwicklung, Differenzierung und verschiedenen Krankheitsprozessen. Histon-Demethylasen sind unter anderem an der Tumorentstehung und -progression beteiligt, da sie epigenetische Programme regulieren, die das Zellwachstum und die Zellidentität beeinflussen. Die RNA-Demethylase ALKBH5 moduliert darüber hinaus die DNA-Schadensantwort nach ionisierender Strahlung, indem sie m^6A-Markierungen entfernt und dadurch die Expression von Zellzyklusinhibitoren wie CDKN1A und CDKN2B steuert.

Die aktuelle Forschung untersucht zudem die Bedeutung von Demethylasen in Immunzellen, bei entzündlichen Erkrankungen sowie bei metabolischen Störungen.

• Gray et al., 20 years of histone lysine demethylases: From discovery to the clinic and beyond, Cell, 2025
• Ruijie et al., Mechanistic insights into the role of RNA demethylase ALKBH5 in malignant tumor therapy, Journal of Translational Medicine, 2025
• Tong et al., The emerging roles of histone demethylases in cancers, Cancer Metastasis Reviews, 2023
• Fang et al., M6A Demethylase ALKBH5 in Human Diseases: From Structure to Function, Biomolecules, 2024
• Yang et al., Biological interpretation of DNA/RNA modification by ALKBH proteins and their role in human cancer, European Journal of Medical Research, 2025